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CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 75ANALES - VOL. 24 (1) - DIC. 2011 - REAL ACADEMIA DE CIENCIAS VETERINARIAS DE ANDALUCÍA ORIENTAL “Si conoces al enemigo y a ti mismo, no necesitas temer el resultado de cientos de batallas” El arte de la guerra. Sun Tzu, 400 AC En primer lugar quisiera expresar mi agradecimiento más sincero y profundo a los miembros de esta Real Academia de Ciencias Veterinarias de Andalucía Oriental por el honor que me dispensan. Hoy se hace realidad el sueño de pertenecer a esta docta y querida Institución, cuyo principal objetivo es el de difundir y compartir el conocimiento, pero además, me llena de orgullo el hecho de que mi ingreso se realice en mi querida y añorada Granada, la ciudad que me vio crecer como niño y de la que marché siguiendo mi vocación como Veterinario. Una vocación alentada desde peque- ño por mi padre que ejerció nuestra noble profesión en esta ciudad de la Alhambra y del Generalife, que lo acogió, le vio crecer personal y profesionalmente y le brindó la oportunidad de desarrollar no solo nuestra profesión, sino también involucrarse en la investigación y en la actividad colegial, ya que como él decía «somos de donde dicta nuestro corazón». Mi labor de investigación se ha centrado, principalmente, en el estudio de la patogenia de las enfermedades víricas. Unos estudios que inicié bajo la dirección de mi maestro, Miguel Ángel Sierra Plana, y que me encaminaron a estudiar al macró- fago como una célula fundamental en el establecimiento de la respuesta infl amatoria CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS LIBRADO CARRASCO OTERO* * Catedrático de Anatomía y Anatomía Patológica Comparadas. Decano de la Facultad de Veterinaria “Campus de Excelencia Internacional CeiA3”, Universidad de Córdoba. Discurso de ingreso en la Real Academia de Ciencias Veterinarias de Andalucía Oriental como Académico Correspondiente CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 76 e inmune de las enfermedades, y de cómo algunos virus provocaban la aparición de lesiones vasculares o la muerte de las células vecinas a las infectadas mediante la activación de los macrófagos. Una cuestión que me planteaba la siguiente pregunta ¿por qué una célula defensiva es la responsable de las lesiones más características de algunas enfermedades?, la respuesta a este enigma estaba en que la activación de esa célula desencadenaba la producción de una serie de mediadores, que regulan al organismo dentro de un delicado equilibrio que permite luchar y vencer la infección por diferentes patógenos pero que al mismo tiempo su sobreexpresión puede, inclu- so, conducir a la muerte del individuo. Estos mediadores son conocidos hoy bajo la denominación genérica de citoquinas INTRODUCCIÓN Las citoquinas o citocinas (del griego “kyto” célula e “ina” sustancia) son mo- léculas de bajo peso molecular (de 10 a 40 kD) y constituidas por unos 120 a 180 aminoácidos, que poseen la capacidad de modular la función de células y tejidos, y que están producidas, principalmente, por los leucocitos, aunque algunas de ellas también pueden ser secretadas por otros tipos celulares. En condiciones fi siológicas, las citoquinas no se producen en cantidades sig- nifi cativas, siendo necesaria la activación de las células para que se produzcan en cantidades sufi cientes para ejercer sus efectos biológicos. La mayoría de ellas son se- cretadas al espacio extracelular en forma glicosilada, lo que incrementa su estabilidad y solubilidad. No obstante, algunas citoquinas se pueden acumular en el interior de la célula o adherirse a la membrana celular. Las citoquinas poseen una vida media muy corta y actúan a muy bajas concen- traciones, del orden de picogramos, mediante la unión a receptores de alta afi nidad que están presentes en la superfi cie de las células. En función del tipo de células sobre las que actúan, se habla de efecto autocrino, cuando actúan sobre las propias células productoras, efecto paracrino, cuando actúan sobre diferentes tipos celulares, o in- cluso pueden tener un efecto endocrino, cuando ejercen su efecto en otros órganos y tejidos, transportadas por circulación sanguínea. NOMENCLATURA Los términos con los que se conocen estas moléculas han sido modifi cados desde su descubrimiento por Lindenman en 1957, al detectar la producción del conocido CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 77 actualmente como Interferón gamma en ensayos con cepas de la infl uenza. Inicial- mente, como las citoquinas se identifi caron como la respuesta de los linfocitos frente a determinados antígenos se las denominaron linfoquinas. Cuando posteriormente se comprobó que también eran secretadas por otros tipos celulares se optó por de- nominarlas citoquinas. Dentro del nombre genérico de citoquinas se empleó la no- menclatura de interleuquina (IL) para aquellas moléculas que servían como señales de comunicación entre distintos tipos de leucocitos, numerándose a medida que se descubrían, así nos encontramos desde la IL-1 hasta la IL-43. Sin embargo, y como hemos señalado anteriormente algunas de las citoquinas se identifi caron mediante ensayos «in vitro», por lo que adoptaron el nombre de la función biológica que de- sarrollaban, como es el caso del Interferón (IFN), Factor de Necrosis Tumoral (TNF), Factores Estimuladores de la Formación de Colonias (CSF) o Factor Transformador del Crecimiento (TGF) Funciones de las citoquinas Las citoquinas, además de tener un papel fundamental en la respuesta infl ama- toria e inmune, van a estar implicadas en numerosos procesos biológicos como en la hematopoyesis, la embriogénesis y la angiogénesis, así como en diferentes procesos celulares como la mitosis, la diferenciación, la migración o incluso la muerte celular. Las dos principales características funcionales de las citoquinas son el pleiotro- pismo, ya que una misma citoquina es capaz de ejercer efectos biológicos diferentes al actuar sobre distintos tipos celulares, y la redundancia, ya que varias citoquinas pue- den contribuir al desarrollo del mismo efecto en una célula. Además, las citoquinas pueden actuar en lo que se conoce como cascadas de amplifi cación, estimulando la producción de otras citoquinas de forma consecutiva que amplían sus efectos bio- lógicos, o bien desencadenando un efecto antagonista , regulando de esta forma la respuesta originada o su intensidad. Nos encontramos, por tanto, con un complejo sistema, donde el efecto de una molécula está estrechamente regulado, positiva o negativamente, por otras moléculas del mismo sistema y que, además, cuando falta una citoquina sus funciones pueden ser reemplazadas total o parcialmente por otras. La expresión y actividad de las citoquinas se puede medir mediante la utiliza- ción de: bioensayos, sobre líneas celulares, inmunoensayos, como el ensayo inmu- noenzimático (ELISA), que permite cuantifi car su concentración en diferentes fl uidos biológicos, y el ELISPOT, que deriva de la técnica anterior, y que permite determinar el número de células productoras, así como mediante citometría de fl ujo, con la que CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 78 es posible no sólo cuantifi car, sino también caracterizar las células productoras, las técnicas de Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR), que nos permite medir los niveles de RNA mensajero que codifi can la producción de una determinada citoquina y las técnicas inmunohistoquímicas, como el Avidin Biotin Peroxidasa (ABC) que nos permiten detectarlas en los tejidos y órganos. Clasifi cación Las citoquinas pueden clasifi carse según su estructura, sus receptores o su fun- cionalidad, pero no hay una clasifi cación rígida de las mismas ya que debido a sus características funcionales, no todas las citoquinas que tienen la misma estructura tienen la misma función, y el pueden utilizar diferentes receptores. Actualmente, la clasifi cación más utilizada es la funcional, aunque debemos de tenerpresente que, debido a que una misma citoquina es capaz de ejercer efectos biológicos diferentes al actuar sobre distintos tipos celulares, se encuadran, según su actividad sea más relevante, en una de la tres principales funciones en las que estas moléculas participan: la respuesta infl amatoria, la respuesta inmune y la hematopoyesis. Citoquinas que intervienen en la Respuesta Infl amatoria En la respuesta infl amatoria las citoquinas pueden actuar de dos formas totalmen- te opuestas, ya que mientras que algunas van a favorecer el desarrollo de la misma, las citoquinas pro-infl amatorias, otras van a tener un marcado efecto supresor de la infl amación, las denominadas citoquinas inmunosupresoras (Tabla 1). Tabla 1: Principales citoquinas que participan en la respuesta infl amatoria Citoquinas de actividad pro-infl amatoria IL-1 IL-6 TNF-α TNF-β IFN-γ Citoquinas de actividad inmunosupresora IL-4 IL-10 IL-13 TGF CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 79 1. Citoquinas pro-infl amatorias Las citoquinas de actividad pro-infl amatoria (Tabla 1) son moléculas producidas, principalmente, por monocitos y macrófagos, activados tras el contacto con un agente patógeno, aunque también pueden ser sintetizadas por otras poblaciones celulares como las células endoteliales o las células dendríticas entre otras. • La interleuquina 1 (IL-1), de la que existen dos formas, alfa y beta, que, aunque solamente tienen un 25 % de homología, comparten el mismo receptor y ejercen efectos biológicos similares. Es el principal pirógeno endógeno, induciendo la fi ebre, gracias a la producción de prostaglan- dinas, y actúa sobre el SNC, provocando el sueño y la anorexia que se asocian a los procesos infecciosos. Además, esta citoquina induce la liberación de histamina, responsable de la vasodilatación y aumento de la permeabilidad vascular en el lugar de la infl amación, y es un factor quimiotáctico de los leucocitos. • El Factor de Necrosis Tumoral (TNF) del que también se han descrito dos moléculas, alfa y beta, que tienen una elevada homología y que están estrechamente relacionadas. El TNF-alfa es producido por los monocitos, macrófagos, linfocitos T y B, células natural killer, fi broblastos y mastoci- tos. Está implicado, junto con la IL-1, en el desarrollo de la fi ebre, caquexia y sueño que se instauran en los procesos infecciosos, siendo un potente activador de los monocitos y de los polimorfonucleares neutrófi los. Además, induce la expresión de moléculas de adhesión y estimula la producción de otras citoquinas, como la IL-8, por las células del endotelio vascular, lo que contribuye a la extravasación de linfocitos, neutrófi los y monocitos, y la producción de proteínas de fase aguda mediante la estimulación de la IL-6. Por otra parte, el TNF-beta, es producido, exclu- sivamente, por los linfocitos T activados, aunque se une a los mismos receptores que el TNF-alfa e induce funciones similares. Además, el Factor de Necrosis Tumoral tiene la capacidad de inducir la necrosis de algunos tipos de células tumorales, así como iniciar los fenómenos de apoptosis, o muerte celular programada, en algunas células, al unirse a los receptores de superfi cie que inician la cascada de la vía extrínseca, que es la forma en la que un estímulo extracelular puede inducir a que una célula muera sin originar una respuesta infl amatoria. • La interleuquina 6 (IL-6) es la responsable de la producción de proteínas de fase aguda por el hígado, proteínas que tienen una función protectora y reguladora del proceso infl amatorio a través de su actividad antipro- CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 80 teasa,. Además, esta citoquina induce en la médula osea la producción de células precursoras de neutrófi los, monocitos y megacariocitos y promueve la diferenciación de linfocitos B hacia células plasmáticas, induciendo la producción de inmunoglobulinas. Pero esta citoquina también es capaz de ejercer una función inmunosupresora ya que va a inducir la síntesis de los antagonistas de los receptores de la IL-1 beta, por lo que esta citoquina no va a encontrar receptores a los que unirse y por lo tanto desarrollar su función pro-infl amatoria • Para terminar con este grupo de citoquinas, citaremos al interferón (IFN), inicialmente descrito como una proteína producida por las cé- lulas infectadas por algunos virus. Estas moléculas se clasifi can en dos tipos: el Tipo I que incluye el IFN-alfa y el IFN-beta, con propiedades antivirales y antiproliferativas, y el tipo II, que incluye el IFN-gamma, que tiene un efecto inmunomodulador. Mientras que el IFN-alfa es secretado por fi broblastos y algunas células epiteliales, el IFN-gamma es producido fundamentalmente por monocitos y macrófagos, siendo considerado el principal activador de los macrófagos y un desencade- nante de la respuesta inmune celular, al estimular la diferenciación de los linfocitos T a Th1. Sin embargo los interferones tipo I (alfa y beta) también se pueden considerar citoquinas inmunosupresoras debido a su efecto regulador de la producción de citoquinas y a su capacidad antiproliferativa. Efecto antiproliferativo que le confi ere al mismo tiempo una actividad antitumoral 2. Citoquinas inmunosupresoras El grupo de las citoquinas inmunosupresoras (Tabla 1) incluye a un grupo de moléculas que inhiben el crecimiento celular, suprimen o bloquean la secreción de otras citoquinas. Entre ellas se encuentran algunas citoquinas producidas por los lin- focitos Th 2, como la IL-4, IL-10 e IL-13, que activan a los linfocitos B al mismo tiempo que inhiben la respuesta infl amatoria. Y el Factor Transformador del Crecimiento (TGF-beta) que inhibe el crecimiento y la función de muchos tipos celulares, así como la síntesis de determinadas citoquinas y la actividad citotóxica natural y específi ca. • La interleuquina 4 (IL-4) es una citoquina que, como se ha mencionado anteriormente, presenta la característica de ejercer efectos biológicos diferentes al actuar sobre distintos tipos celulares. Así, tiene un efecto antiinfl amatorio al inhibir la producción de diferentes mediadores CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 81 infl amatorios de los macrófagos y bloquea la acción de la citoquina IL-1, una de las principales citoquinas pro-infl amatoria. Pero al mismo tiempo promueve el establecimiento de una respuesta inmune de tipo humoral a promover la diferenciación de linfocitos T hacia células de tipo Th2, estimulando de esta forma el crecimiento y diferenciación de los linfocitos B. • La interleuquina 10 (IL-10) es considerada como la citoquina inmu- nosupresora por excelencia ya que inhibe la síntesis de muchas otras citoquinas como el TNF-alfa, la IL-2 o la IL-12. Además, regula las fun- ciones mediadas por los linfocitos B, induciendo la síntesis de IgG, y por linfocitos T, infl uyendo en el desarrollo de los timocitos y de las células T. Esta citoquina también tiene un papel fundamental en la angiogénesis. • La interleuquina 13 (IL-13) comparte muchas de sus funciones con la IL-4. Es una citoquina inmunosupresora ya que inhibe, junto con la IL-4 y la IL-10, la producción de diferentes citoquinas infl amatorias por los monocitos/macrófagos. Adicionalmente, esta citoquina puede inducir la proliferación de monocitos y de linfocitos B, y promueve la producción de IgE • El Factor Transformador del Crecimiento (TGF) del que existen dos tipos, alfa y beta, que no poseen ninguna similitud estructural ni funcional. El TGF-beta, es producido por los linfocitos T, plaquetas y otros muchos tipos celulares, y tiene efectos inmunomoduladores. Además, induce la proliferación de fi broblastos, osteoblastos y células musculares lisas e incrementa la síntesis de proteínas de la matriz extracelular, lo que favorece la curación de las heridas. El TGF-beta también tiene efectos inmunosupresores ya que inhibe tanto el crecimiento de diferentes tipos celulares comola síntesis del IFN-gamma, TNF-alfa, TNF–beta, IL-1, IL-2 e IL-3, inhibiendo también la citotoxicidad tanto natural como específi ca. Citoquinas que intervienen en la Respuesta Inmune En la respuesta inmune las citoquinas pueden actuar en el desarrollo de la respuesta inmune inmediata y no especifi ca, conocida como respuesta innata y que está presente en todas las plantas y animales, y en el desarrollo de la respuesta in- mune específi ca, capaz de reconocer al antígeno y por lo tanto de crear una memoria inmunológica que perdura aún cuando el agente patógeno es eliminado, conocida como respuesta inmune adaptativa, y que tan solo está presente en los vertebrados CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 82 1. Citoquinas involucradas en la respuesta inmune innata En el grupo de las citoquinas que están involucradas en la respuesta inmune innata (Tabla 2) están incluidas las citoquinas producidas, principalmente, por los monocitos y los macrófagos activados de forma inmediata tras el contacto con un agente patógeno, y que por lo tanto están involucradas en el desarrollo de la respuesta infl amatoria. Esta es la razón por la que entre las principales citoquinas que se produ- cen en esta respuesta inmune innata nos encontramos tanto con la IL-1, el TNF-alfa, la IL-6 y el IFN-gamma, que como hemos visto anteriormente también participan en la respuesta infl amatoria, como con la IL-10 que tiene una clara acción inmunosupre- sora. Además, en la respuesta inmune innata van a participar otras citoquinas como: • La interleuquina 12 (IL-12) que inicialmente se describió como el factor estimulador de las células natural killer. Esta citoquina que es producida por monocitos/macrófagos, células dendríticas y linfocitos B, incrementa la actividad citotóxica de las células natural killer, induce las células LAK (linfocitos asesinos activados por linfoquinas), estimula la producción de IFN-gamma y activa a los linfocitos T citotóxicos. • La interleuquina 18 (IL-18) posee la misma capacidad de inducción de la producción de IFN-gamma en linfocitos T y células natural killer que la IL-12, aunque es producida por las células de Kupffer y de la glándula adrenal. Tabla 2: Principales citoquinas que participan en la respuesta inmune Respuesta inmune innata IL-1 IL-6 IL-10 IL-12 IL-18 TNF-α IFN-γ Respuesta inmune adaptativa IL-2 IL-4 IL-12 IL-15 IL-16 CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 83 2. Citoquinas producidas en la respuesta inmune adaptativa La activación de los linfocitos T y B en reposo para ejercer sus funciones en la respuesta inmune celular y humoral requiere de la participación de determinadas citoquinas (Tabla 2). Así, la presencia de IL-12 promueve la diferenciación hacia lin- focitos Th1, que en colaboración con los macrófagos, están implicados en la respuesta inmune celular. Mientras que la IL-4 condiciona el desarrollo de linfocitos Th2 que promueven la respuesta inmune humoral. Además, los linfocitos T CD8+ se diferen- cian hacia linfocitos T citotóxicos como respuesta a la estimulación antigénica y a la presencia de citoquinas secretadas por otras células, y ejercen su función efectora mediante la secreción de IL-2, IL-16, IFN-gamma y TNF. • La interleuquina 2 (IL-2) es secretada por linfocitos T CD4+ y CD8+ activados y se describió como factor de crecimiento de células T, ya que es el principal agente que controla su proliferación. Es un factor estimu- lador del crecimiento de linfocitos T , B y natural killer, y promueve la actividad citotóxica mediada por linfocitos T, natural killer, y células LAK (células asesinas activadas por citoquinas). Tras unirse a su receptor en los linfocitos T, activa la secreción de IFN-alfa, IL-3 e IL-4. Ejerce otros muchos efectos sobre el sistema inmune, teniendo un papel esencial en el desarrollo de las respuestas infl amatorias crónicas, tanto humorales como celulares • La interleuquina 15 (IL-15) comparte la mayoría de sus actividades biológicas con la IL-2, aunque no es producida por los linfocitos Th1, ya que es secretada por una amplia variedad de células, entre las que se encuentran los monocitos, células epiteliales, miocitos y hepatocitos. • La interleuquina 16 (IL-16) es producida por los linfocitos T CD8+ en respuesta a la estimulación con serotonina o histamina. Originariamente se identifi có como factor quimiotáctico de linfocitos, recibiendo el nombre de linfotactina. Citoquinas que estimulan la hematopoyesis Un amplio grupo de citoquinas está conformado por aquellas producidas por las células del estroma de la médula ósea o por linfocitos maduros activados y que van a inducir el crecimiento y/o diferenciación de las células sanguíneas, por lo que algunas reciben el nombre genérico de factores estimuladores de la formación de colonias (CSF) CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 84 • La interleuquina 3 (IL-3) induce la proliferación y diferenciación de pro- genitores hematopoyéticos tempranos de todas las series sanguíneas, es- pecialmente en situaciones de stress que requieren una respuesta rápida. • La interleuquina 5 (IL-5) es esencial en la proliferación y diferenciación de las células precursoras de los eosinófi los, así como en el mantenimiento de la actividad de los mismos, siendo la responsable de la eosinofi lia que se produce en las infecciones parasitarias. Sobre los linfocitos B actúa incrementando su proliferación y estimulando la producción de IgA. • La interleuquina 9 (IL-9) tiene un amplio espectro de actividades, entre las que se encuentra la proliferación de los precursores de la serie eritroide, participando también en la respuesta inmune al estimular la proliferación de linfocitos T y la producción de inmunoglobulinas por los linfocitos B. • La interleuquina 11 (IL-11) estimula la formación de megacariocitos y comparte con la IL-6, la producción de proteínas de fase aguda por el hígado. Además, participa en la respuesta inmune humoral al esti- mular la secreción de inmunoglobulinas por células B en respuestas T-independientes. • El factor estimulador de la formación de colonias de granulocitos (G- CSF) es producido por fi broblastos, células endoteliales y monocitos en respuesta a estímulos específi cos y provoca la proliferación de los pre- cursores de los granulocitos. La proliferación de los polimorfonucleares neutrófi los que se observa asociada a la infección por diferentes bacterias es debido a que algunos lipopolisacáridos de las paredes bacterianas son un inductor de esta citoquina. Además, esta citoquina actúa como esti- mulador de la fagocitosis y de la citotoxicidad mediada por anticuerpos. • El factor estimulador de la formación de colonias de macrófagos (M- CSF) está implicado tanto en el desarrollo de las células progenitoras de los macrófagos como en el desarrollo de la placenta, siendo producido también por las células del epitelio uterino en respuesta a los estrógenos. Los efectos adversos de las citoquinas. Como hemos visto anteriormente las citoquinas van a tener un importante papel en la regulación de diferentes funciones del organismo. Sin embargo, algunas de ellas debido a su capacidad de ejercer efectos biológicos diferentes al actuar sobre distintos tipos celulares van a tener un efecto adverso sobre el organismo (Tabla 3). Como ejemplos tenemos: CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 85 • La IL-6, que aunque juega un papel muy importante en la respuesta in- fl amatoria y en el establecimiento de la respuesta inmune innata, también puede inducir resorción ósea, atrofi a muscular, anemia y desencadenar una coagulopatía de consumo. • La IL-4, que juega un papel clave en los fenómenos de inmunosupresión, pero que al mismo tiempo se ha relacionado con el desarrollo de los pro- cesos alérgicos, ya que induce la producción de IgE por los linfocitos B. Tabla 3: Efectos adversos de las principales citoquinas IL-1 Fiebre, acidosis metabólica, leucopenia,trombocitopenia, hemorragias, edema pulmonar IL-4 Desarrollo de procesos alérgicos IL-6 Resorción ósea, atrofi a muscular, anemia, coagulopatía de consumo TNF-α Fiebre, acidosis metabólica, leucopenia, trombocitopenia, hemorragias, edema pulmonar IFN-γ Efecto sinérgico con endotoxinas bacterianas Pero además, los efectos adversos de las citoquinas pueden ser el resultado de la respuesta del organismo frente a un patógeno. Así, las citoquinas juegan un papel muy importante en la patogenia del shock que se instaura tras la liberación de exotoxinas o endotoxinas bacterianas en el transcurso de infecciones locales o sistémicas, ya que estas toxinas bacterianas inducen la producción y liberación, entre otros mediadores infl amatorios, del TNF-alfa y de la IL-1beta, que de forma sinérgica estimulan la respuesta infl amatoria aguda. Posteriormente, otras citoquinas, como la IL-4, IL-8 o la IL-10, van a controlar la intensidad de esta respuesta infl amatoria. El desenlace de este equilibrio entre estos dos grupos de citoquinas es lo que determina las manifestaciones clínicas y el desenlace del proceso séptico. Así, si en el proceso séptico predominan los niveles de citoquinas pro-infl amatorias (TNF-alfa, IL-1 beta) se producirá el shock séptico y la muerte del individuo. Ya que el estado de shock, que se instaura en el proceso séptico, es una consecuencia de la alta concentración sérica de las citoquinas pro-infl amatorias, ya que tanto el TNF-alfa como la IL-1 beta, inducen la aparición de la fi ebre, de la acidosis metabólica, de la leucopenia y trom- bocitopenia, así como de las hemorragias y del edema pulmonar. Alteraciones que se han inducido en modelos animales tras la administración de TNF-alfa recombinante. Pero no solo estas citoquinas tiene efectos adversos en los procesos sépticos, ya que otras citoquinas como el IFN-gamma va a incrementar los efectos adversos de las ci- toquinas pro-infl amatorias, al activar a los macrófagos y al estimular la producción de CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 86 anticuerpos contra los polisacáridos de la pared bacteriana, ejerciendo de esta forma un efecto sinérgico con las endotoxinas bacterianas. Por este motivo, se ha ensayado como estrategia terapéutica el bloqueo del IFN-gamma cuando el shock séptico ya está instaurado. Este efecto adverso producido por el desequilibrio de las citoquinas pro- y anti- infl amatorias, en el que predominan una respuesta exagerada del sistema inmune, es lo que recientemente se ha dado en llamar como “tormenta de citoquinas”, un fenómeno que ha cobrado un gran protagonismo en los recientes brotes infl uenza causados por los virus H1N1 y H5N1, ya que ha sido esta respuesta infl amatoria exagerada la responsable de los cuadros clínicos y de la mortalidad observada en el transcurso de las infecciones. Otros virus, como el del síndrome respiratorio y reproductivo porcino, van a utilizar la sobreexpresión de citoquinas inmunosupresoras, como la IL-10, como estra- tegia para evadir la respuesta inmune o, como en el caso del virus de la Peste Porcina Africana, van a inducir los fenómenos de apoptosis en los linfocitos, células en las que no se replica, mediante la expresión de TNF alfa, originado de esta forma un estado de inmunosupresión e impidiendo el desarrollo de una correcta respuesta inmune. Pero no solo se va a producir un efecto adverso como consecuencia del des- equilibrio de los niveles de determinadas citoquinas ya que, además, existen algu- nas citoquinas que se expresan de forma constitutiva en diferentes órganos como el pulmón, hígado, riñón, bazo o la piel, como la denominada factor inhibitorio de la migración del macrófago, y que tiene como función la de contrarrestar las acciones antiinfl amatorias e inmunosupresoras de los glucocorticoides, pero que al mismo tiempo es liberada rápidamente tras la interacción con los lipopolisacáridos (LPS) de las membranas bacterianas, potenciando su efecto como estimulador de la liberación de citoquinas pro-infl amatorias. Recientemente, se han descritos los denominados «superantígenos», que son proteínas microbianas, como las presentes en algunas exotoxinas estafi locócicas, que son capaces de estimular, sin especifi cidad antigénica, a numerosos linfocitos T CD4+, originando una enfermedad clínica caracterizada por la liberación de gran cantidad de citoquinas, especialmente TNF e IL-2, por los linfocitos T, provocando la instauración de un shock tóxico. Por último, me gustaría destacar el papel que juegan las citoquinas en las reac- ciones de hipersensibilidad, ya que ellas van a actuar modulando la respuesta infl a- matoria que se desencadena. Una respuesta infl amatoria que va a ser la responsable de la aparición de las lesiones en los tejidos. CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 87 Las citoquinas como herramienta terapéutica La medicina actual se encuentra frente a un incremento de la resistencia de los patógenos frente a los antibióticos, una pérdida de sensibilidad que es debida al uso indiscriminado que se ha hecho en muchos casos de los antibióticos. Adicionalmente, en medicina veterinaria nos encontramos con el handicap que supone los periodos de supresión tras la administración de los antibióticos o la prohibición de determi- nados antibióticos, antiparasitarios y promotores del crecimiento en los animales de producción. Por este motivo, la investigación biomédica ha comenzado a explorar diferentes alternativas, como la utilización de aceites esenciales, con las que estimular y reforzar la respuesta inmune innata y adaptativa. La infl uencia y los efectos que tiene algunas citoquinas sobre el sistema inmune ha sido el motivo de que hoy en día se estén diseñando terapias que incluyen su utilización, son las llamadas “terapias basadas en la respuesta inmunológica”. Sin embargo, estas terapias se están encon- trado con diferentes problemas, algunos de ellos derivados del delicado equilibrio en el que se encuentran las citoquinas en el organismo, pues como hemos mencionado anteriormente, estas se encuentran en muy pequeñas concentraciones y su combina- ción produce diferentes respuestas inmunológicas, así mientras que las dosis bajas de IL-2 estimulan a las células natural killer, las dosis altas e intermitentes de esta misma citoquina estimula la producción de las células CD4+. Por lo que los investigadores se enfrentan al reto de descubrir sus funciones biológicas y de cómo administrarlas para alcanzar la respuesta deseada (Tabla 4). Entre las citoquinas utilizadas y comer- cializadas como agentes terapéuticos hoy en día tenemos: • El eritropoetin-alfa, que es parte de los tratamientos de las anemias de tipo leve o moderada • El factor estimulante de las colonias de granulocitos, que es utilizado para prevenir los efectos adversos de los tratamientos frente al VIH o los citomegalovirus, ya que estos virus suelen causar una neutropenia y, por tanto favorecer las infecciones bacterianas secundarias. • El interferón alfa, es un antiviral de amplio espectro y se ha probado con éxito en el tratamiento de la hepatitis vírica y del Sarcoma de Kaposi, que está provocado por el virus del herpes 8 y cuya aparición está relacionada con el SIDA. Aunque en los ensayos “in vitro” el interferón alfa actúa contra el VIH, los resultados “in vivo” han sido contradictorios. Actual- mente se está estudiando su aplicación en la prevención de la diabetes y en el tratamiento de determinados tumores como los melanomas. • La interleuquina 12, su utilización se basa en su efecto estimulador de las células CD4+, demostrándose además que si estás células son trata- CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 88 das con esta citoquina responden mejor frente a la infección por el VIH. Además, su efecto estimulador de los linfocitos T ha hecho que se use como potenciador de determinadas vacunas. Tabla 4: Tratamientos en los que se están utilizando citoquinasIL-12 Potenciación de vacunas IL-15 Control de la infección por el VIH IFN- α Tratamientos antivirales G-CSF Tratamiento frente a la neutropenia Eritropoetin- α Tratamiento de anemias leves y moderadas Actualmente, se está investigando que efectos podría tener en el tratamiento frente a la infección por el Virus de la Inmunodefi ciencia Humana la utilización de diferentes citoquinas como: • La interleuquina 7. El interés en esta citoquina radica en el hecho de que cuando el número de células CD4+ cae por debajo de los límites nor- males, como en los casos de la infección por el VIH o por el trasplante de médula, se produce un aumento de los niveles de esta citoquina que estimula el timo y la producción de nuevas células CD4+. Sin embargo, esta citoquina también tiene un efecto adverso, ya que se ha demostrado que es capaz de activar al VIH, una activación que haría necesaria su administración junto con otros fármacos contra este virus. • La interleuquina 15 ya que es un promotor de las células CD8+, que juegan un importante papel en la eliminación de las células infectadas e inhibe la apoptosis de las células activadas inmunológicamente. En este sentido la utilización de esta citoquina se ha asociado con un mejor control de la infección por el VIH. • El interferón-gamma se ha ensayado en el tratamiento de las infecciones simultaneas de tuberculosis y VIH. Sin embargo los resultados obtenidos indican que esta citoquina tendría un efecto dependiente de la dosis, ya que mientras que en dosis baja si parece que ayuda a controlar la infec- ción por VIH, las dosis altas parecen estimular la replicación del virus. • La interleuquina 10 ya que, aunque tiene como principal efecto al dis- minución de la respuesta inmune, se ha observado “in vitro” que es capaz de provocar una disminución de la replicación del VIH, por lo que se está ensayando una terapia con esta citoquina con el objetivo de disminuir los niveles de VIH en las personas infectadas por este virus. CITOQUINAS: DE FIELES ALIADAS A TEMIBLES ENEMIGAS 89 Otro campo de investigación terapeútica de las citoquinas es el de los trasplantes de órganos ya que el rechazo es modulado por la expresión de las citoquinas pro- infl amatorias e inmunomoduladoras, por lo que el bloqueo de de estas citoquinas o de sus receptores podría ser una herramienta extremadamente útil, ya que al no producirse la reacción infl amatoria e inmune, no se produciría el rechazo del tejido. CONCLUSIÓN Está claro que si somos capaces de descifrar el lenguaje de las citoquinas, po- dremos comprender como funciona el complejo sistema inmunológico, y por tanto seríamos capaces de controlar sus respuestas, protegiendo y mejorando de esta forma la salud del hombre y de los animales. El conocimiento de la composición y de los mecanismos de activación de los receptores de las citoquinas son de una gran importancia, ya que nos permitiría comprender dos de sus principales características funcionales, la redundancia y el pleiotropismo, y nos permitiría controlar el desenca- denamiento de sus cascadas de amplifi cación y de antagonismo. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA 1. Banyer JL, Hamilton NH, Ramshaw IA, Ramsay AJ (2000). Cytokines in innate and adaptive immunity. Rev Immunogenet 2(3):359-373. 2. Barranco I, Gómez-Laguna J, Rodríguez-Gómez IM, Salguero FJ, Pallarés FJ, Carrasco L (2011). Differential Expression of Proinfl ammatory Cytokines in the Lymphoid Organs of Porcine Re- productive and Respiratory Syndrome in Virus-Infected Pigs. Transboundary and Emerging Dis- eases, doi:10.1111/j.1865-1682.2011.01252.x 3. Biron CA, Sen GC (2001). Interferons and other cytokines. 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